基于层次分析法(AHP)与地理信息系统(GIS)的复合灾害多灾种风险评估研究——以菲律宾奥迪翁甘市建筑脆弱性为例

【字体: 时间:2025年06月09日 来源:Heliyon 3.4

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  菲律宾奥迪翁甘市频发洪水、滑坡与火灾等复合灾害,研究团队创新性整合AHP与GIS技术,构建多灾种风险评估框架,完成4043栋建筑的精细化风险分级。该研究首次实现洪水-滑坡-火灾三灾种耦合分析,绘制高分辨率风险地图(20%建筑属极高风险),为地方政府(LGUs)提供灾前加固、应急规划的科学依据,推动《仙台框架》在地化实践。

  

菲律宾作为全球灾害风险最高的国家之一,常年面临台风、洪水、滑坡和火灾的多重威胁。位于塔布拉斯岛的奥迪翁甘市更是典型代表,其特殊的地理位置(太平洋火环带与西北太平洋盆地交汇处)导致年均遭遇20次热带气旋,加之快速城市化加剧了灾害脆弱性。尽管菲律宾国家灾害风险降低与管理委员会(NDRRMC)等机构提供单一灾种风险图,但缺乏考虑灾害交互作用的精细化建筑级评估工具,导致地方政府(LGUs)难以制定精准的减灾策略。

为破解这一难题,来自国内研究机构(具体名称略)的Jerome Gacu团队在《Heliyon》发表创新研究,首次将地理信息系统(GIS)的空间分析能力与层次分析法(AHP)的决策权重体系相结合,构建了覆盖洪水、滑坡、火灾三灾种的复合风险评估模型。研究团队采集了奥迪翁甘市9个巴朗盖(Barangay)的4043栋建筑数据,通过仙台框架(Sendai Framework)指导的参数分类体系,整合地形、气象、建筑属性等42项指标,采用加权叠加分析生成五级风险地图。

关键技术方法包括:1) 基于专家问卷的AHP权重分配(10位灾害管理专家参与);2) QGIS 3.34.11的空间叠加分析;3) 多灾种指数(MHI)计算公式:MHI = (Hf

  • Hl
  • Hfi
    )/3;4) 建筑级暴露-脆弱性耦合评估模型。数据来源涵盖菲律宾大气地球物理天文服务管理局(PAGASA)、矿业与地球科学局(MGB)等官方渠道及实地调查。

3.1 参数识别
通过文献综述与政府数据交叉验证,确定6项洪水参数(如坡度、高程、年均降雨量)、8项滑坡参数(含历史地震距离)和6项火灾参数(包括距加油站距离)。建筑脆弱性评估涵盖地板材料、层数等8项指标,构建了菲律宾首个复合灾害参数数据库。

3.2 空间映射
高程分析显示70.62%建筑位于0-9米低洼区(图4b),洪水深度模拟揭示Poblacion区面临4-5米极端洪水风险(图4d)。滑坡敏感区集中在Budiong等陡坡地带(图5a),而火灾高风险建筑多分布在距消防站800米外区域(图6b)。

3.3 AHP权重评估
专家赋权显示:洪水风险中河网邻近度(HRN5)权重最高(23.26%),滑坡评估以敏感度(LLS4)为主导(23.61%),火灾风险则最关注加油站距离(FGS1,20.22%)。一致性比率(CR)均<0.1,符合Saaty标准。

3.4 风险地图构建
最终风险分级显示:20.01%建筑(809栋)属极高风险,主要分布在Poctoy等非中心区(图14)。空间分析揭示风险聚集效应——16.47%高风险建筑同时暴露于三种灾害,且多采用竹木结构(图8h),印证了"灾害-脆弱性-暴露"的恶性循环。

这项研究开创性地实现了三灾种耦合评估的工程化应用,其价值体现在三方面:首先,方法学上突破传统单灾种评估局限,通过AHP-GIS融合解决了参数权重分配的空间可视化难题;其次,实践层面为奥迪翁甘市锁定292栋优先加固建筑(高风险医院+学校),指导政府将有限资源投入Tabing-Dagat等关键区域;最后,构建的评估框架可推广至东南亚其他灾害多发区,为《仙台框架》的"多灾种早期预警系统"目标提供技术模板。研究团队建议后续整合人工智能(AI)优化动态风险评估,并纳入气候变化预测参数以增强模型前瞻性。

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